Sử dụng nước trên bề mặt chưa qua xử lý là phương pháp phổ biến để xử lý bụi trong thời gian ngắn, tuy nhiên, về lâu dài, nước không phải là giải pháp lý tưởng nhất. Có giải pháp thay thế nào cho vấn đề công nghiệp lâu đời này không? Trong nhiều hoạt động công nghiệp khác nhau, việc tìm ra phương pháp kiểm soát bụi bền vững và hiệu quả là rất quan trọng.
Là một xã hội hiện đại, chúng ta đã quen với việc chỉ cần mở vòi nước và lấy nước ngay khi chúng ta muốn. Tuy nhiên, đợt hạn hán gần đây nhất đã cho thấy nhu cầu lớn hơn về trách nhiệm khi hàng triệu hộ gia đình mất khả năng tiếp cận nước không bị hạn chế. Có lẽ một lĩnh vực chúng ta nên xem xét là thị trường công nghiệp, nơi nước để kiểm soát bụi không còn hợp lý nữa.
1. Hệ thống phun nước kiểm soát bụi hoạt động như thế nào?
Phun nước lên phần vật liệu bụi bay là một trong những phương pháp kiểm soát bụi lâu đời nhất. Trọng lượng của mỗi hạt bụi tăng lên khi chúng ướt; điều này đạt được bằng cách làm ướt các hạt mịn khi chúng nằm trong vật liệu rời hoặc khi chúng được không khí mang đi. Khi trọng lượng của mỗi hạt tăng lên, nó khiến các hạt nằm trên mặt đất và không bay lên không trung.
Độ ẩm từ nước làm tăng lực kết dính giữa các hạt bụi, tạo ra một nhóm hạt lớn hơn có khả năng rơi xuống cao. Cách hiệu quả nhất để phun nước là thông qua một loạt các vòi phun. Nước cũng có thể được phun sương nhằm kiểm soát bụi phát sinh tại nguồn.
2. Nhược điểm của việc sử dụng nước để kiểm soát bụi
Hệ thống phun nước để kiểm soát bụi có nhiều ưu điểm nhưng cũng đi kèm với nhiều nhược điểm cần cân nhắc. Nếu bề mặt của hạt bụi ưa nước thì khả năng hạt bụi liên kết với nhau và rơi xuống đất là rất cao. Nghe có vẻ dễ dàng nhưng phần lớn các hạt bụi có xu hướng kỵ nước, do đó sức căng bề mặt giữa nước và các hạt bụi lớn, nên liên kết hạt rắn và nước khó khăn hơn.
Trên thực tế, sức căng bề mặt cao có nghĩa là các đặc tính liên kết của nước bị mất đi vì các hạt bụi có xu hướng đẩy nước ra. ví dụ điển hình là với than, do bản chất xốp của than và với bụi silic nên sự lãng phí tài nguyên nước khi dập bụi bằng nước thường rất lớn. Chúng gây tốn kém để duy trì xe chở nước phun nước vào các khu khu vực khai thác, đường nội mỏ, các bãi than dự trữ…
Một số nhược điểm cụ thể của việc sử dụng nước để kiểm soát bụi có thể kể đến ở phần sau.
2.1. Nước là giải pháp tạm thời để ngăn bụi
Sử dụng nước như là phương pháp truyền thống để ngăn bụi, nó rất đơn giản: Bề mặt đường đất được làm giảm bụi bằng cách phun nước khiến các hạt dính lại với nhau, như Alaska DEC đã báo cáo. Đối với chất lỏng, nước khá rẻ, phổ biến và không cần kỹ thuật đặc biệt để sản xuất.
Không thể đơn giản hơn hoặc tiết kiệm hơn khi sử dụng nước như một phương pháp kiểm soát bụi hiệu quả, tuy nhiên, đây là giải pháp ngắn hạn. Để thực hiện thành công, điều quan trọng là phải sử dụng kết hợp các loại bình xịt, sương mù và súng phun nước. Lý tưởng nhất là bạn sẽ phun nhẹ, thường xuyên thay vì phun mạnh lên bề mặt theo các khoảng thời gian ít thường xuyên hơn. Bản chất của các phân tử nước có nghĩa là các khu vực được xử lý khô nhanh. Ở quy mô lớn, thời gian khô nhanh này có thể gây ra sự thất vọng khiến nó trở thành giải pháp ngắn hạn không hiệu quả, buộc các công ty phải tìm giải pháp thay thế khác.
Điều này không có nghĩa là nó phù hợp. Sử dụng nước để kiểm soát bụi bao gồm sự kết hợp của bình xịt, sương mù và máy phun nước. Mặc dù việc sử dụng với lượng ít, tần suất thường xuyên sẽ tốt hơn là sử dụng không thường xuyên và nhiều, vì bản chất của phân tử H2O là sự bay hơi rất nhanh, theo Guardian.
Dù nhìn nhận theo cách nào thì nước cũng là giải pháp không hiệu quả, ngắn hạn cho những vấn đề thường có quy mô lớn và lâu dài.
2.2. Cần một lượng nước khổng lồ
Có lẽ một trong những nhược điểm lớn nhất của việc sử dụng nước như một giải pháp kiểm soát bụi là khối lượng cần thiết để có hiệu quả. Để dập tắt các vấn đề liên quan đến bụi đòi hỏi một lượng nước khổng lồ. Thông thường, có một lượng nước đáng kể bị lãng phí trong quá trình này. Điều này đặc biệt đúng ở những khu vực khô hạn vì các hoạt động kiểm soát bụi ngoài trời cần khoảng một gallon nước cho mỗi mét vuông mỗi ngày.
Các hoạt động kiểm soát bụi ngoài trời ở những khu vực thường khô hạn đòi hỏi “khoảng 4 lít [hoặc khoảng một gallon] nước trên mỗi mét vuông, mỗi ngày”. Áp dụng công thức này, một con đường dài khoảng 3 dặm và rộng 15 feet sẽ cần sử dụng khoảng 6.000 gallon nước mỗi ngày. Theo City Utilities, một con đường lớn như vậy sử dụng lượng nước trong một ngày bằng lượng nước mà một gia đình bốn người sử dụng trong cả một tháng.
2.3. Kiểm soát bụi bằng nước là không thực tế và không bền vững
Đừng bỏ qua những lo ngại về môi trường liên quan đến việc sử dụng nước như một phương pháp kiểm soát bụi. Nước cần phải có sẵn trong cộng đồng của bạn và việc tái chế nước được sử dụng theo cách này có thể rất khó khăn.
Ngay cả khi giả sử rằng có sẵn nước, việc tái chế nước đã được sử dụng theo cách này là cực kỳ khó khăn. Những yếu tố này kết hợp với khối lượng lớn những gì cần thiết cho thấy đây là một lựa chọn không bền vững để kiểm soát bụi.
Sử dụng nước để kiểm soát bụi, cấu trúc đường bộ của bạn sẽ bị ảnh hưởng do các cốt liệu dễ bị xói mòn hơn khi bắt đầu có các hạt mịn lỏng lẻo. Thêm vào đó là yếu tố đường yếu hơn, nhu cầu phải liên tục tưới lại nước để kiểm soát bụi chỉ ra vấn đề là lãng phí nước rất lớn.
Vì vậy, mặc dù tưới nước vẫn là hình thức kiểm soát bụi truyền thống, nhưng trên thực tế, nó có thể khiến khu vực của bạn trở nên tệ hơn sau mỗi lần tưới nước tiếp theo. Thậm chí nó còn gây lầy lội bùn đất cho khu vực hoạt động.
2.4. Không có lợi cho sự tăng trưởng của khu vực và quốc gia
Nhiều quốc gia, khu vực đang trở nên thiếu nước trầm trọng, nhất là khu vực khô hạn, không có sông suối thường chịu ảnh hưởng nghiêm trọng nhất.
Điển hình, theo báo cáo năm 2010 của Tổng công ty Nước Tây Úc , các thị trấn ở một số khu vực khô cằn đã mất từ 50 đến 70% nguồn cung cấp nước hàng năm cho các hoạt động kiểm soát bụi trên các bãi quặng sắt gần đó. Trong những trường hợp này, nước uống sạch mà người dân thị trấn thường dùng thay vào đó đã được sử dụng trong các mỏ, vì nước có bất kỳ hàm lượng muối nào cũng có thể làm hỏng quặng.
Những hành động như vậy có thể dẫn đến tình trạng thiếu nước trên diện rộng, từ đó có thể dẫn đến tình trạng phát triển và tăng trưởng kém hơn ở những khu vực đang nói đến. Tăng trưởng đòi hỏi nhiều nhà ở hơn, nhà ở không thể xây dựng được nếu không có cơ sở hạ tầng nước sẵn có.
3. Lợi ích của việc sử dụng nước để kiểm soát bụi
Bên cạnh những hạn chế ở trên, việc sử dụng nước ngăn bụi cũng có một số ưu điểm cần lưu ý:
- Bản thân các hệ thống ứng dụng tương đối đơn giản để thiết kế và vận hành;
- Nước thường sẵn có hoặc dễ kiếm, không đắt đỏ;
- Nước an toàn cho môi trường và an toàn cho người lao động khi sử dụng hàng ngày;
- Bản thân các hệ thống sử dụng nước thường đơn giản và không yêu cầu phải có hệ thống bao bọc phức tạp tốn kém;
- Bất kỳ thay đổi nào cũng có thể được thực hiện sau khi bắt đầu với thời gian chết và chi phí tối thiểu;
- Hệ thống lắp đặt dựa trên nước rất dễ lắp đặt và ít có khả năng gặp phải vấn đề về vận tốc không khí hoặc gió do có lỗ lớn trên vòi phun;
- So với hệ thống thu bụi khô, sử dụng nước để kiểm soát bụi rẻ hơn khi lắp đặt và sử dụng ít không gian hơn.
4. Một số phụ gia polymer và phương pháp phun sương giúp nước trở thành phương pháp kiểm soát bụi hiệu quả
4.1. Sử dụng phụ gia gốc polymer để kiểm soát bụi
Các chất phụ gia này hoạt động bằng cách giảm sức căng bề mặt, cải thiện khả năng hình thành bề mặt ướt và các giọt nước. Sử dụng phụ gia nước như một phương pháp kiểm soát bụi hiệu quả là lý tưởng tại các công trường khai thác mỏ, công trường xây dựng, nông nghiệp và thậm chí cả các địa điểm quân sự, nơi kiểm soát bụi cực kỳ quan trọng.
Trong nhiều trường hợp, phụ gia được thêm vào xe nước của công trường, giúp giảm lượng nước cần dùng hàng ngày. Sử dụng polymer lỏng trong nước, nó có thể liên kết và phủ lên bề mặt để kiểm soát bụi tốt hơn. Nguồn động lực lớn nhất để sử dụng polymer lỏng là giảm lượng nước cần dùng để giảm cả thời gian và chi phí.
Khi quyết định sử dụng một số loại polymer ngăn bụi, lựa chọn dựa trên độ hòa tan trong nước, khả năng tương thích sinh học, pha ở nhiệt độ phòng và mức độ thân thiện với môi trường. Các polymer lưỡng tính lỏng cho thấy khả năng kiểm soát bụi đáng kể so với các polymer ưa nước do hiệu ứng kép của trạng thái lỏng ngoài tính lưỡng tính của polymer.
4.2. Sử dụng thiết bị phun sương
Phun sương nước là công nghệ tiên tiến sử dụng máy bơm áp suất cao và các vòi phun được thiết kế đặc biệt. Chúng phun nước thành các hạt nhỏ có đường kính dưới 10 micron. Nước phun sương sau đó được giải phóng vào không khí để tạo thành sương mù, có tác dụng liên kết và ngăn chặn hiệu quả các hạt bụi, ngăn không cho chúng bay vào không khí làm ô nhiễm.
Máy phun sương nước có nhiều khả năng và có thể tùy chỉnh để đáp ứng nhu cầu kiểm soát bụi cụ thể. Chúng có thể phun sương trên diện tích lớn, cung cấp một cách hiệu quả để kiểm soát phát thải bụi. Máy phun sương cũng có thể được lắp trên các bệ di động, cho phép chúng dễ dàng vận chuyển và định vị ở nơi cần thiết.
